导电胶黏剂的成分组成与导电机理
2022/3/26 18:49:57??????点击：
导电胶是一种集粘结性、导电性为一体的，固化或干燥后具有一定导电性能的胶粘剂。
随着电子元器件向小型化、微型化、集成化的方向迅速发展，导电胶的发展也取得了长足的进步。
1 导电胶的组成与分类
目前市场上使用的导电胶大都是填料型导电胶，主要由树脂基体和导电填料组成。
填料型导电胶的树脂基体通常使用热固性胶黏剂如环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂等胶黏剂体系。这些胶黏剂在固化后形成导电胶的分子骨架结构，为导电胶提供力学性能和粘接性能，并使填料粒子形成导电通道。
导电胶常用的导电填料有金粉、银粉、铜粉、镍粉、羰基镍钯粉、钼粉、锆粉、钴粉；还有镀银金属粉、镀银无机填料粉等镀银填料；无机填料常用的有石墨、炭黑、石墨烯、纳米石墨微片或石墨炭黑混合物；混合填料就是金属与无机填料或片状金属与粒状金属的混合物。填料需要具有良好的导电性能，并且粒径要在合适的范围内，能够添加到导电胶基体中形成导电通路。
按照导电填料的不同，导电胶可分为金系导电胶、银系导电胶、铜系导电胶和碳系导电胶。
由于原材料金价格昂贵，金系导电胶仅少量使用于军工、航天等领域的高端精密电子设备。
银系导电胶是目前应用较为广泛的产品，通常具有导电性能良好、可操作温度低的特点，但其电阻率受银粒子的形状、尺寸及填充量影响较大，同时银迁移现象可能导致导电胶的电阻不稳定。
铜系导电胶由于铜及其合金的价格相对低廉成为研究热点，但铜比银要容易被氧化，从而导电性能大大降低，持续高导电性能的获得是其研究难点。
碳系导电胶通常以碳纳米管-银为填料，填充碳纳米管的导电胶比传统的导电银胶通常具有更好更稳定的机械和导电性能。
2 导电胶的导电机理
理解导电胶的导电机理有助于导电胶的研究与开发，目前比较典型的填充型导电胶导电机理主要有渗流理论、隧道导电理论和场致发射理论三种。
渗流理论学说认为导电填料间的相互接触形成导电通路，使导电胶具有导电功能。导电胶在固化之前，导电填料处于独立状态，不相互接触，因此不导电；导电粘合剂在干燥固化后，溶剂的挥发以及基体的交联，导电胶的体积收缩，从而使导电填料相互间形成稳定连续接触而呈现导电性，如图2所示。
随着导电填料含量的增加，导电胶体积电阻率的变化并非一直是线性增加的，当导电填料的填充量达到某个临界值时，导电粒子间相互接触足够形成稳定地导电网络，导电胶的电阻率将发生突变由半导体变为导体（如下图所示），这个电阻率发生突变的临界值称为“渗流阈值”。
“隧道效应”学说认为聚合物基复合材料中的一部分导电填料相互接触形成链状的导电网络，另一部分导电填料则以孤立粒子或小团体的形式分布在聚合物基中。当孤立粒子或小团体的距离很近时（聚合物薄层很薄，通常为10 nm 左右），由于热振动引起的电子在导电填料粒子间跃迁，这种迁移形成电子通道，从而产生导电现象。
量子力学认为，微观粒子总有穿过势垒的可能，当隔离层的厚度小到一定值时，电子就能通过热振动越过势垒，使隔离层变为导电层。
“场致发射”理论是一种比较特殊的隧道导电机理，认为导电复合材料的导电行为是导电粒子内部电场发射的特殊情况。当导电粒子间的距离小于10 nm时，它们之间强大的电场可以诱使发射电场的产生，穿过绝缘物质，从而产生电流。
随着电子元器件向小型化、微型化、集成化的方向迅速发展，导电胶的发展也取得了长足的进步。
1 导电胶的组成与分类
目前市场上使用的导电胶大都是填料型导电胶，主要由树脂基体和导电填料组成。
填料型导电胶的树脂基体通常使用热固性胶黏剂如环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂等胶黏剂体系。这些胶黏剂在固化后形成导电胶的分子骨架结构，为导电胶提供力学性能和粘接性能，并使填料粒子形成导电通道。
导电胶常用的导电填料有金粉、银粉、铜粉、镍粉、羰基镍钯粉、钼粉、锆粉、钴粉；还有镀银金属粉、镀银无机填料粉等镀银填料；无机填料常用的有石墨、炭黑、石墨烯、纳米石墨微片或石墨炭黑混合物；混合填料就是金属与无机填料或片状金属与粒状金属的混合物。填料需要具有良好的导电性能，并且粒径要在合适的范围内，能够添加到导电胶基体中形成导电通路。
按照导电填料的不同，导电胶可分为金系导电胶、银系导电胶、铜系导电胶和碳系导电胶。
由于原材料金价格昂贵，金系导电胶仅少量使用于军工、航天等领域的高端精密电子设备。
银系导电胶是目前应用较为广泛的产品，通常具有导电性能良好、可操作温度低的特点，但其电阻率受银粒子的形状、尺寸及填充量影响较大，同时银迁移现象可能导致导电胶的电阻不稳定。
铜系导电胶由于铜及其合金的价格相对低廉成为研究热点，但铜比银要容易被氧化，从而导电性能大大降低，持续高导电性能的获得是其研究难点。
碳系导电胶通常以碳纳米管-银为填料，填充碳纳米管的导电胶比传统的导电银胶通常具有更好更稳定的机械和导电性能。
2 导电胶的导电机理
理解导电胶的导电机理有助于导电胶的研究与开发，目前比较典型的填充型导电胶导电机理主要有渗流理论、隧道导电理论和场致发射理论三种。
渗流理论学说认为导电填料间的相互接触形成导电通路，使导电胶具有导电功能。导电胶在固化之前，导电填料处于独立状态，不相互接触，因此不导电；导电粘合剂在干燥固化后，溶剂的挥发以及基体的交联，导电胶的体积收缩，从而使导电填料相互间形成稳定连续接触而呈现导电性，如图2所示。
随着导电填料含量的增加，导电胶体积电阻率的变化并非一直是线性增加的，当导电填料的填充量达到某个临界值时，导电粒子间相互接触足够形成稳定地导电网络，导电胶的电阻率将发生突变由半导体变为导体（如下图所示），这个电阻率发生突变的临界值称为“渗流阈值”。
“隧道效应”学说认为聚合物基复合材料中的一部分导电填料相互接触形成链状的导电网络，另一部分导电填料则以孤立粒子或小团体的形式分布在聚合物基中。当孤立粒子或小团体的距离很近时（聚合物薄层很薄，通常为10 nm 左右），由于热振动引起的电子在导电填料粒子间跃迁，这种迁移形成电子通道，从而产生导电现象。
量子力学认为，微观粒子总有穿过势垒的可能，当隔离层的厚度小到一定值时，电子就能通过热振动越过势垒，使隔离层变为导电层。
“场致发射”理论是一种比较特殊的隧道导电机理，认为导电复合材料的导电行为是导电粒子内部电场发射的特殊情况。当导电粒子间的距离小于10 nm时，它们之间强大的电场可以诱使发射电场的产生，穿过绝缘物质，从而产生电流。
本微信部分图片及文字，来源于其他公众平台与互联网网页，其目的是为了将更好的内容分享给更多人，版权依旧归原作者所有。若有涉及侵权请予以告知，我们会尽快在24小时内删除相关内容，谢谢
- 上一篇：取向内应力与冷却内应力的区别有哪些？ 2022/3/27
- 下一篇：干货丨高导热胶黏剂的应用研究（建议收藏） 2022/3/25
